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DE102014106916A1 - Device for the automated determination of at least two different process parameters - Google Patents

Device for the automated determination of at least two different process parameters Download PDF

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DE102014106916A1
DE102014106916A1 DE102014106916.1A DE102014106916A DE102014106916A1 DE 102014106916 A1 DE102014106916 A1 DE 102014106916A1 DE 102014106916 A DE102014106916 A DE 102014106916A DE 102014106916 A1 DE102014106916 A1 DE 102014106916A1
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DE
Germany
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parameter
content
sample
measuring
measurement signal
Prior art date
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Pending
Application number
DE102014106916.1A
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German (de)
Inventor
Michael Hanko
Angela Eubisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
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Publication date
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    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/5308Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for analytes not provided for elsewhere, e.g. nucleic acids, uric acid, worms, mites
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    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatisierten Bestimmung von mindestens zwei unterschiedlichen Prozessparametern einer Prozessflüssigkeit eines Prozesses, insbesondere eines Bioprozesses, umfassend: – eine erste Messzelle, welche dazu ausgestaltet ist, ein von einem ersten Prozessparameter einer ersten Probe der Prozessflüssigkeit abhängiges erstes Messsignal bereitzustellen; – eine zweite Messzelle, welche dazu ausgestaltet ist, ein von einem zweiten Prozessparameter einer zweiten Probe der Prozessflüssigkeit abhängiges zweites Messsignal bereitzustellen; und – eine Steuerungs- und Auswertungseinrichtung, welche der Überwachung und/oder Steuerung des Prozesses dient, und welche dazu ausgestaltet ist, das erste und das zweite Messsignal zu empfangen und zu verarbeiten, insbesondere anhand des ersten Messsignals einen Messwert des ersten Prozessparameters zu bestimmen und anhand des zweiten Messsignals einen Messwert des zweiten Prozessparameters zu bestimmen; wobei das erste Messsignal und das zweite Messsignal unterschiedlichen Funktionen im Rahmen der Überwachung und/oder Steuerung des Prozesses dienen. Der erste Prozessparameter kann ein Regelparameter (critical process parameter, CPP), und der zweite Prozessparameter kann ein produktqualitätsrelevanter Parameter (critical quality attribute, CQA) des Prozesses sein.The invention relates to a device for the automated determination of at least two different process parameters of a process liquid of a process, in particular a bioprocess, comprising: a first measuring cell which is designed to provide a first measurement signal dependent on a first process parameter of a first sample of the process liquid; A second measuring cell which is designed to provide a second measuring signal which is dependent on a second process parameter of a second sample of the process liquid; and a control and evaluation device which serves to monitor and / or control the process and which is designed to receive and process the first and the second measurement signal, in particular to determine a measurement value of the first process parameter on the basis of the first measurement signal and determine a measured value of the second process parameter on the basis of the second measurement signal; wherein the first measurement signal and the second measurement signal serve different functions in the context of monitoring and / or controlling the process. The first process parameter can be a critical process parameter (CPP), and the second process parameter can be a critical quality attribute (CQA) parameter of the process.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatisierten Bestimmung von mindestens zwei unterschiedlichen Prozessparametern in einer Probe einer Prozessflüssigkeit eines Prozesses. Bei dem Prozess kann es sich um einen Bioprozess handeln. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatisierten Bestimmung eines Regelparameters, z.B. eines Metabolitgehalts, und eines produktqualitätsrelevanten Parameters, z.B. eines Zielproteingehalts, von Proben der Prozessflüssigkeit.The invention relates to a device and a method for the automated determination of at least two different process parameters in a sample of a process fluid of a process. The process can be a bioprocess. In particular, the invention relates to an apparatus and a method for the automated determination of a control parameter, e.g. a metabolite content, and a product quality relevant parameter, e.g. a target protein content, of samples of the process fluid.

Ziel der (Bio-)prozessanalytik, vor allem im Rahmen des PAT-Leitfadens der FDA (US Food and Drug Administration), ist letztendlich die Verbesserung der Produktivität bei Erhalt konstanter Qualitätseigenschaften unter dem Druck der Verkürzung der Produkteinführungszeit. Die Abkürzung PAT steht für „Process Analytical Technology“. Der PAT-Leitfaden wurde von der FDA als Anreiz und Hilfsmittel zur Optimierung, Analyse und Kontrolle pharmazeutischer Herstellungsprozesse erstellt. Entsprechend dieses Leitfadens sind die die kritischen Qualitätseigenschaften beeinflussenden kritischen Prozessparameter eines biopharmazeutischen Herstellungsprozesses zu analysieren und zu kontrollieren. Die kritischen Prozessparameter (im PAT-Leitfaden als critical process parameters, kurz CPP, bezeichnet) sind Regelgrößen des Prozesses, die in entsprechende Regelalgorithmen zur Prozesssteuerung und Regelung eingehen. Im Folgenden werden diese Parameter auch als Regelparameter bezeichnet. Davon zu unterscheiden sind die die produktqualitätsrelevanten Parameter (im PAT-Leitfaden als critical quality attributes, kurz CQA, bezeichnet). Diese Parameter dienen als Maß für die Produktqualität, werden jedoch aktuell nicht als Regelparameter für den Produktionsprozess verwendet. Die Regelparameter beeinflussen die produktqualitätsrelevanten Parameter.The ultimate goal of (bio) process analytics, particularly within the US Food and Drug Administration (PAT) Guidelines, is to improve productivity while maintaining consistent quality characteristics under the pressure of reducing time-to-market. The abbreviation PAT stands for "Process Analytical Technology". The PAT Guide was created by the FDA as an incentive and tool to optimize, analyze and control pharmaceutical manufacturing processes. According to this guideline, the critical process parameters influencing the critical quality characteristics of a biopharmaceutical manufacturing process must be analyzed and controlled. The critical process parameters (referred to in the PAT Guide as critical process parameters, CPP for short) are process variables of the process that enter into appropriate control algorithms for process control and regulation. In the following, these parameters are also referred to as control parameters. A distinction must be made between the parameters relevant to product quality (referred to in the PAT Guide as critical quality attributes, CQA for short). These parameters serve as a measure of product quality, but are not currently used as control parameters for the production process. The control parameters influence the product quality relevant parameters.

Ein Beispiel für die Wichtigkeit der Bioprozesskontrolle zeigt die Produktion von rekombinanten Proteinen. Die heterologe Genexpression wird erst nach dem Erreichen einer bestimmten Zelldichte induziert. Innerhalb des zweiphasigen Kultivierungsprozesses müssen daher sowohl das Zellwachstum als auch der Wechsel zur metabolischen Phase, in welcher die Produktbildung stattfindet, genau überwacht und gesteuert werden. Zwischen Zellwachstum und Produktproduktion, welche jeweils prozessabhängig nicht direkt miteinander korreliert werden können, muss durch die Optimierung der Kultivierungsbedingungen ein robustes, reproduzierbares Prozesserfahren/-regime bestimmt werden. Wie beispielsweise in Rodrigues, M. E., Costa, A. R., Henriques, M. Azeredo, J., Oliveira, R. (2010). Technological progresses in monoclonal antibody production systems. Biotechnol Prog, 26 (2), S.332–351 . aufgeführt, ist ein Ansatzpunkt die Optimierung der Strategie der Nähstoffzufuhr. Dazu sind Nährstoffe, insbesondere Stoffwechseledukte (Metabolismusedukte) v.a. Glucose, Glutamin, und Stoffwechselprodukte (Metabolismusprodukte) wie z.B. Lactat, Ammonium, Glutamat, also allgemein die Metabolite, verlässlich zu bestimmen (Rodrigues et al. S. 343 links 4. Absatz) . Unter dem Begriff Metabolit wird hier und im Folgenden nicht nur ein Produkt oder Zwischenprodukt des Stoffwechsels, sondern allgemeiner ein im Stoffwechsel beteiligter Stoff verstanden, insbesondere Stoffwechseledukte, -zwischenprodukte und -produkte. Zu niedrige aber auch zu hohe Metabolitkonzentrationen (erhöhte Bildung toxischer Produkte) kann zur Minderung des Zellwachstums und/oder der Produktivität führen. Die direkte Überwachung des gebildeten Produktes wäre extrem wertvoll und wichtig für die Zelllinienauswahl und Optimierung der Kultivierungsparameter ( Rodrigues et al. S. 343 rechts 4. Absatz ). Ein System, welches innerhalb ein und derselben prozessangeschlossenen Automatisierungsplattform mehrere kritische Prozessparameter, zum einem aus der Gruppe der Metabolite und zum anderen aus der Gruppe der spezifischen Produkte, genau bestimmen kann, ist demzufolge noch weitaus gewinnbringender.An example of the importance of bioprocess control is the production of recombinant proteins. Heterologous gene expression is induced only after reaching a specific cell density. Thus, within the biphasic culture process, both cell growth and the change to the metabolic phase in which product formation occurs must be closely monitored and controlled. Between cell growth and product production, which can not be directly correlated with one another depending on the process, a robust, reproducible process procedure / regime must be determined by optimizing the cultivation conditions. Such as in Rodrigues, ME, Costa, AR, Henriques, M. Azeredo, J., Oliveira, R. (2010). Technological progress in monoclonal antibody production systems. Biotechnol Prog, 26 (2), p.332-351 , One approach is to optimize the nutrient delivery strategy. For this purpose, nutrients, especially metabolic products (Metabolededukte) especially glucose, glutamine, and metabolites (metabolism products) such as Lactate, ammonium, glutamate, in general the metabolites, can be reliably determined (Rodrigues et al., P. , The term metabolite is understood here and below to mean not only a product or intermediate product of the metabolism, but more generally a substance involved in the metabolism, in particular metabolic products, intermediates and products. Too low but too high a metabolite concentration (increased formation of toxic products) can lead to a decrease in cell growth and / or productivity. Direct monitoring of the formed product would be extremely valuable and important for cell line selection and optimization of culture parameters ( Rodrigues et al. P. 343 right 4th paragraph ). A system which can precisely determine several critical process parameters within the same process-connected automation platform, one from the group of metabolites and the other from the group of specific products, is thus far more profitable.

Das dem PAT-Leitfaden zugrundeliegende Konzept zielt darauf, den Prozess durch Definition geeigneter Regelparameter, die online erfasst werden, zu steuern und/oder zu regeln und dadurch in effizienterer Weise eine gewünschte Produktqualität zu erzielen. Wesentlich für die Steuerung und Regelung von Bioprozessen im Sinne des PAT-Leitfadens ist daher das Vorhandensein bzw. die Entwicklung von geeigneter online-fähiger Sensortechnik; d.h. Sensoren und prozessangebundener Analysenmesstechnik.The underlying concept of the PAT Guide is to control and / or regulate the process by defining appropriate control parameters that are collected online, thereby achieving a desired product quality in a more efficient manner. Essential for the control and regulation of bioprocesses within the meaning of the PAT Guide is therefore the existence or the development of suitable on-line sensor technology; i.e. Sensors and process-related analytical measuring technology.

Klassische Regelparameter, insbesondere auch für die Steuerung und/oder Regelung von Bioprozessen, repräsentieren zumeist chemische/physikalische Zustandsgrößen wie z.B. Temperatur, pH-Wert, CO2, O2-Gehalt, deren Bestimmung mittels inline-Sensorik etabliert oder zumindest möglich ist. Mit Biosensor-basierten Messsystemen können weitere Regelparameter bestimmt werden, die mit klassischer, etablierter Messtechnik nicht zugänglich wären. Auf Grund der Instabilität biologischer Komponenten haben sich derartige Systeme für den inline-Routineeinsatz nicht bewährt, sodass für Biosensor-basierte Messsysteme die Entnahme eine Probe und die Zuführung zur Messzelle nötig ist. Biosensor-basiert bestimmte Regelparameter sind beispielsweise Metabolite, also Nährstoffe oder Stoffwechselprodukte, deren Gehaltsverlauf während eines biologischen Prozesses direkt Einfluss auf die Prozessregelung hat, um die optimalen Bedingungen zur Produktherstellung – mit der geforderten Qualität – einzustellen.Classical control parameters, in particular also for the control and / or regulation of bioprocesses, usually represent chemical / physical state variables such as temperature, pH, CO 2 , O 2 content, the determination of which is established or at least possible by means of inline sensor technology. With biosensor-based measuring systems, further control parameters can be determined that would not be accessible with classical, established measurement technology. Due to the instability of biological components, such systems have not proven to be suitable for inline routine use, so that for biosensor-based measuring systems it is necessary to take a sample and supply it to the measuring cell. Biosensor-based certain control parameters are, for example, metabolites, ie nutrients or metabolic products, whose content during a biological process has a direct influence on the process control in order to set the optimum conditions for product production - with the required quality.

Die Bestimmung der produktqualitätsrelevanten Parameter, die CQAs, liefert eine direkte Aussage, ob das Produkt die geforderten Eigenschaften innerhalb eines festgelegten, besonders bei der pharmazeutischen Produktion von den Zulassungsbehörden definierten, Toleranzbereiches aufweist. Momentan werden zur Bestimmung der CQAs täglich manuell dem Prozess entnommene Proben zeitversetzt im Labor untersucht und dabei eine Vielfalt von Produktqualitätsparametern mit entsprechenden Laboranalysegeräten bestimmt. Zumeist werden erst nach Prozessbeendigung alle Proben zusammen untersucht. Die Untersuchung der Proben benötigt geschultes Personal zur Bedienung und Ergebnisinterpretation. Eine Reaktion/Handlung bei Nichteinhaltung der gewünschten Produkteigenschaften ist bei einem solchen Vorgehen nicht möglich. The determination of the product quality-relevant parameters, the CQAs, provides a direct statement as to whether the product has the required properties within a defined tolerance range defined by the regulatory authorities, especially in pharmaceutical production. At present, samples taken manually from the process are time-displaced in the laboratory to determine the CQAs daily and a variety of product quality parameters are determined with appropriate laboratory analyzers. In most cases, all samples are examined together only after the process has ended. The examination of the samples requires trained personnel to operate and interpret the results. A reaction / action in case of non-compliance with the desired product properties is not possible with such a procedure.

Aus dem Stand der Technik sind bereits einige Verfahren zur Bestimmung einzelner CQAs und CPPs sowie Analysegeräte kommerzieller Anbieter zur, Durchführung dieser Verfahren bekannt. Diese sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt. Damit solche Geräte automatisiert in der Prozessmesstechnik zur Überwachung bzw. für die Steuerung und/oder Regelung von Produktionsprozessen eingesetzt werden können, benötigen sie einen Prozessanschluss über den sie mit dem Prozess verbunden werden können, um Messungen durchzuführen bzw. um Proben aus dem Prozess zu entnehmen, an denen die Messungen durchgeführt werden können. In Tabelle I ist daher jeweils angegeben, ob die genannten Analysegeräte über einen Prozessanschluss verfügen. Tabelle I: Verfahren Gerät Prozessan schluss CQA: Produkt menge CQA: Produkt qualität CPP: Metabolit HPLC z.B. UltiMate 3000 HPLC Systeme (Thermo ScientificDionex, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, US) nein ja ja nein ELISA Zumeist manuell nein ja ja nein Amperometrisch, Enzymsensoren YSI Flownamics SEG-FlOW (YSI Inc./Xylem Inc., Yellow Springs, Ohio, US) ja (für Labor reaktor) nein nein ja Bioprofile-Analyzer (Nova Biomedical Corporation, Waltham, MA, US) nein nein nein ja Biosensor-Arrays (Jobst Technologies GmbH, Freiburg, DE) nein nein nein ja BioPAT Trace (Sartorius Stedim Biotech GmbH, Göttingen, DE) ja (Labor) nein nein ja Photometrisch Konelab (Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, US), CuBiAn und Cedex Bio (F. Hoffmann-La Roche AG, Basel, CH) nein ja (nur Immun gobuline) nein ja Separate Laborgeräte vereinigt unter einer Steuerung Baychromat Process/Lab (Bayer Technology Services GmbH, Leverkusen, DE) ja (Labor und Prozess) ja (nur für Immunglobu line als Produkt) nein ja Some methods for determining individual CQAs and CPPs as well as analysis devices of commercial providers for carrying out these methods are already known from the prior art. These are listed in the following Table I. In order for such devices to be used in automated process monitoring for monitoring or for controlling and / or regulating production processes, they require a process connection via which they can be connected to the process in order to carry out measurements or to remove samples from the process where the measurements can be made. In Table I is therefore indicated in each case whether the said analyzers have a process connection. Table I: method device Process connection CQA: product quantity CQA: product quality CPP: metabolite HPLC eg UltiMate 3000 HPLC Systems (Thermo Scientific Dionex, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, US) No Yes Yes No ELISA Mostly manually No Yes Yes No Amperometric, enzyme sensors YSI Flownamics SEG-FlOW (YSI Inc./Xylem Inc., Yellow Springs, Ohio, US) yes (for laboratory reactor) No No Yes Bioprofile Analyzer (Nova Biomedical Corporation, Waltham, MA, US) No No No Yes Biosensor Arrays (Jobst Technologies GmbH, Freiburg, DE) No No No Yes BioPAT Trace (Sartorius Stedim Biotech GmbH, Göttingen, DE) yes (laboratory) No No Yes photometry Konelab (Thermo Fisher Scientific, Inc., Waltham, MA, US), CuBiAn and Cedex Bio (F. Hoffmann-La Roche AG, Basle, CH) No yes (only immune gobuline) No Yes Separate laboratory equipment united under one control Baychromat Process / Lab (Bayer Technology Services GmbH, Leverkusen, DE) yes (laboratory and process) yes (only for Immununglobu line as product) No Yes

Aus EP 1698891 A1 ist eine Methode zur Reduzierung der Messabweichung von amperometrischen Biosensoren bekannt. Dieses Dokument bezieht sich auf die Modifizierung des Potential-Betriebs wenn ein elektrischer Mediator als Übermittlungsmediator der eigentlichen Redoxreaktion des Analyten eingesetzt wird. Der systematische Fehler des sog. Hintergrundstroms vor allem zu Beginn der Reaktion nach Lagerung vor der Anwendung soll durch das beanspruchte Vorgehen reduziert werden.Out EP 1698891 A1 is a method for reducing the measurement deviation of amperometric biosensors known. This document refers to the modification of potential operation when an electrical mediator is used as a delivery mediator of the actual redox reaction of the analyte. The systematic error of the so-called background current, especially at the beginning of the reaction after storage before use, should be reduced by the claimed procedure.

In DE 3406223 A1 und US 3655958 ist ein Analysegerät zur automatischen Durchführung des Standardadditionsverfahrens beschrieben, wobei die US-Patentschrift Bezug auf Spektralphotometer nimmt.In DE 3406223 A1 and US 3655958 an analyzer for automatically performing the standard addition method is described, the US patent reference to spectrophotometer takes.

Aus US 2007/0224702 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung mehrerer Analyten in einer oder mehreren Proben beschrieben, wobei jeder Analyt mit einem eigenen Affinitäts-Assay nachgewiesen wird.Out US 2007/0224702 A1 describes a method for determining multiple analytes in one or more samples, each analyte being detected by a separate affinity assay.

In DE 196 12 766 A1 ist ein Verfahren zur Analyse eines komplexen biologischen Systems beschrieben, bei dem Stoffwechselparameter anhand aus einem Fermenter entnommener Proben mittels Ligand-Rezeptor-Wechselwirkung ermittelt wird. Die Steuerung des Prozesses erfolgt über in dem Fermenter angeordnete Sensoren.In DE 196 12 766 A1 describes a method for the analysis of a complex biological system in which metabolic parameters are determined on the basis of samples taken from a fermenter by means of ligand-receptor interaction. The control of the process via sensors arranged in the fermenter.

Aus DE 10 2010 064 391 A1 ist ein Verfahren und ein Analysegerät zur automatisierten Bestimmung eines Analytgehalts einer Flüssigkeitsprobe bekannt, das grundsätzlich auch den Nachweis mehrerer verschiedener Analyte in nacheinander einer Messzelle zugeführten Proben einer Prozessflüssigkeit erlaubt.Out DE 10 2010 064 391 A1 a method and an analyzer for the automated determination of an analyte content of a liquid sample is known, which basically also allows the detection of several different analytes in successive measurement cell supplied samples of a process liquid.

In US 2005/0208473 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Bioprozesses beschrieben, bei dem verschiedene Regelparameter durch im Bioreaktor angeordnete Sensoren, unter anderem Enzymelektroden, erfasst werden.In US 2005/0208473 A1 A method for controlling a bioprocess is described in which various control parameters are detected by sensors arranged in the bioreactor, inter alia enzyme electrodes.

Aus US 2007/0292958 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Prozessflüssigkeit eine Bioprozesses über eine Mikrodialysesonde (micro dialysis probe) aus einem Fermentationsprozess entnommen werden und einer Analysevorrichtung zur Bestimmung von Metabolitkonzentrationen zugeführt werden können.Out US 2007/0292958 A1 a device is known in which a process fluid bioprocess via a microdialysis probe (micro dialysis probe) are removed from a fermentation process and an analysis device for determining metabolite concentrations can be supplied.

In US 2008/0241966 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die zur automatisierten Bestimmung verschiedener Metaboliten in einer flüssigen Probe geeignet sind.In US 2008/0241966 A1 For example, a method and apparatus suitable for the automated determination of various metabolites in a fluid sample are described.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine gattungsgemäße Vorrichtung bzw. ein Verfahren anzugeben, welches Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Analysegeräte und Verfahren vermeidet. Insbesondere sollen die Vorrichtung und das Verfahren es ermöglichen, Prozesse, insbesondere Bioprozesse gemäß des PAT-Leitfadens zu überwachen, steuern und/oder zu regeln und dabei möglichst energie- und ressourcensparend sein.It is the object of the invention to provide a generic device or a method which avoids the disadvantages of the known from the prior art analyzers and methods. In particular, the device and the method should make it possible to monitor, control and / or regulate processes, in particular bioprocesses according to the PAT guide, and to save as much energy and resources as possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the device according to claim 1 and the method according to claim 12. Advantageous embodiments are given in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur automatisierten Bestimmung von mindestens zwei unterschiedlichen Prozessparametern eines Prozessmediums eines Prozesses, insbesondere eines Bioprozesses, umfasst:

  • – eine erste Messzelle, welche dazu ausgestaltet ist, ein von einem ersten Prozessparameter einer ersten Probe des Prozessmediums abhängiges erstes Messsignal bereitzustellen;
  • – eine zweite Messzelle, welche dazu ausgestaltet ist, ein von einem zweiten Prozessparameter einer zweiten Probe des Prozessmediums abhängiges zweites Messsignal bereitzustellen; und
  • – eine Steuerungs- und Auswertungseinrichtung, welche der Überwachung und/oder Steuerung des Prozesses dient, und welche dazu ausgestaltet ist, das erste und das zweite Messsignal zu empfangen und zu verarbeiten, insbesondere anhand des ersten Messsignals einen Messwert des ersten Prozessparameters zu bestimmen und anhand des zweiten Messsignals einen Messwert des zweiten Prozessparameters zu bestimmen; wobei das erste Messsignal und das zweite Messsignal unterschiedlichen Funktionen im Rahmen der Überwachung und/oder Steuerung des Prozesses dienen.
The device according to the invention for the automated determination of at least two different process parameters of a process medium of a process, in particular of a bioprocess, comprises:
  • A first measuring cell, which is designed to provide a first measuring signal dependent on a first process parameter of a first sample of the process medium;
  • A second measuring cell, which is designed to provide a second measuring signal dependent on a second process parameter of a second sample of the process medium; and
  • A control and evaluation device which serves to monitor and / or control the process, and which is configured to receive and process the first and the second measurement signal, in particular to determine a measured value of the first process parameter based on the first measurement signal and based on the second measurement signal to determine a measured value of the second process parameter; wherein the first measurement signal and the second measurement signal serve different functions in the context of monitoring and / or controlling the process.

Eine Messzelle umfasst einen Aufnahmeraum zur Aufnahme der jeweiligen Probe, z.B. einen Behälter oder eine Leitung, und mindestens einen Messaufnehmer, welcher zur Erfassung einer das Messsignal des Messaufnehmers beeinflussenden Messgröße der in dem Aufnahmeraum aufgenommenen Probe ausgestaltet ist. Der Messaufnehmer kann einen Messwandler umfassen, der dazu ausgestaltet ist, die Messgröße in ein elektrisches Signal zu wandeln, das, gegebenenfalls weiterverarbeitet, als Messsignal ausgegeben wird. Der Messaufnehmer kann beispielsweise mit der Probe in Kontakt stehen, indem er die Probe berührt. Alternativ kann er mit der Probe in Kontakt stehen, indem er von der Probe emittierte Strahlung erfasst oder in die Probe eingestrahlte Strahlung nach Wechselwirkung mit der Probe erfasst.A measuring cell comprises a receiving space for receiving the respective sample, for example a container or a line, and at least one measuring sensor, which is designed to detect a measured variable of the measuring pickup of the measuring pickup of the sample recorded in the receiving space. The sensor may comprise a transducer, which is designed to convert the measured variable into an electrical signal which, optionally further processed, is output as a measuring signal. For example, the sensor may contact the sample by contacting the sample. alternative it may be in contact with the sample by detecting radiation emitted by the sample or detecting radiation incident on the sample after interacting with the sample.

Das Prozessmedium kann beispielsweise eine Prozessflüssigkeit sein. Die erste und zweite Probe können aus einer dem Prozessbehälter entnommenen vorgegebenen Menge an Prozessflüssigkeit durch Aufteilen der entnommen Flüssigkeitsmenge gebildet werden. Es ist auch möglich, die erste und die zweite Probe dem Prozessbehälter nacheinander zu entnehmen.The process medium may be, for example, a process fluid. The first and second samples may be formed from a predetermined amount of process liquid taken from the process container by dividing the withdrawn amount of liquid. It is also possible to remove the first and the second sample from the process container in succession.

Indem die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, prozessspezifische Messsignale, die unterschiedlichen Funktionen im Rahmen der Überwachung und/oder Steuerung des Prozesses dienen, zu bestimmen und der Steuerungs- und Auswertungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, müssen nicht mehr unterschiedliche Messgeräte zur Bestimmung verschiedener Parameter unterschiedlicher Funktionen herangezogen werden, wobei die Messgeräte häufig auch für den jeweiligen spezifischen Prozess nicht relevante Parameter mitbestimmen. Die Messzellen können relativ einfach gestaltet sein und neben dem Aufnahmeraum und dem Messaufnehmer gegebenenfalls lediglich eine Vorortelektronik zu einer ersten Verarbeitung der Messsignale, insbesondere zur Verstärkung und/oder Digitalisierung, umfassen. Im Gegensatz zu einem Messaufbau, bei dem verschiedene, vollständige Messgeräte mit jeweils eigener Steuerungs- und Auswerteeinrichtung mit Eingabemitteln und Anzeigeeinrichtung miteinander kombiniert sind, die jeweils einen Parameter erfassen, ist so ein erheblich kompakterer Messaufbau möglich.By configuring the device to determine process-specific measuring signals, which serve different functions in the context of monitoring and / or controlling the process, and to make them available to the control and evaluation device, it is no longer necessary to use different measuring devices for determining different parameters of different functions often the measuring instruments also have an influence on parameters that are not relevant for the respective specific process. The measuring cells can be designed relatively simply and, in addition to the receiving space and the sensor, optionally only a suburb electronics for a first processing of the measurement signals, in particular for amplification and / or digitization include. In contrast to a measurement setup, in which different, complete measuring devices are combined with their own control and evaluation device with input means and display device, which each record a parameter, so a much more compact measurement setup is possible.

Die Verwendung einer, insbesondere einzigen, zentralen Steuerungs- und Auswertungseinrichtung, die beide Messsignale verarbeitet und beide Messzellen, insbesondere beide Messaufnehmer steuert, erlaubt eine zeitnahe Bestimmung der Parameter und eine komfortable Bedienung der Vorrichtung. Darüber hinaus ist die Vorrichtung in der Lage, die Bestimmung der Parameter und deren Verwendung für Regelungs- und Steuerungsaufgaben zu koordinieren. Dies erlaubt eine energie- und ressourceneffizientere Überwachung, Steuerung und Regelung von industriellen Prozessen und Laborprozessen. Verfügt die übergeordnete Steuerungs- und Auswertungseinrichtung über Eingabemittel und eine Anzeigeeinrichtung, z.B. ein Display, zur Anzeige von Messwerten, Geräteparametern und ggfs. Auswertungsinformationen, ist eine einfache und komfortable Bedienung der Vorrichtung möglich, während bei einem Messaufbau, bei dem lediglich mehrere einzeln zu bedienende, vollständige, insbesondere über eine jeweils eigene Steuerungs- und Auswerteeinrichtung mit Eingabe- und Ausgabemitteln verfügende, Messgeräte miteinander kombiniert sind, die Bedienung und auch die Wartung des Messaufbaus deutlich aufwändiger sind und dazu geschultes Personal benötigt wird.The use of a, in particular single, central control and evaluation device, which processes both measuring signals and controls both measuring cells, in particular both measuring sensors, permits a timely determination of the parameters and a comfortable operation of the device. In addition, the device is able to coordinate the determination of the parameters and their use for control tasks. This allows more energy and resource efficient monitoring, control and regulation of industrial processes and laboratory processes. If the higher-level control and evaluation device has input means and a display device, e.g. a display for displaying measured values, device parameters and possibly evaluation information, a simple and convenient operation of the device is possible, while in a measurement setup in which only a plurality of individually operated, complete, in particular via their own control and evaluation device with input - And output means equipped, measuring instruments are combined, the operation and the maintenance of the measurement setup are significantly more complex and trained personnel is required.

Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der der erste Prozessparameter ein Regelparameter (critical process parameter, CPP) ist, und der zweite Prozessparameter ein produktqualitätsrelevanter Parameter (critical quality attribute, CQA) des Prozesses ist.An embodiment is advantageous in which the first process parameter is a critical parameter (CPP), and the second process parameter is a product quality-relevant parameter (critical quality attribute, CQA) of the process.

Während bei dem Vorgehen nach dem heutigen Stand der Technik, bei dem die CQAs zeitversetzt gegenüber der Probenahme, insbesondere zumeist sogar erst nach der Beendigung des Prozesses, ermittelt werden, ist es vorteilhaft, einen ausgewählten oder wenige ausgewählte Produktqualitätsparameter mit einem vollautomatisierten, prozessangebundenen Analysensystem mit einem sehr geringen Zeitversatz zur direkten Bioprozessüberwachung zu bestimmen. Dies bedeutet nicht zwangsläufig, dass finale Kontrollen des bei der Herstellung erhaltenen Produktes im Labor zum Nachweis der Spezifikationen (Endkontrollen) entfallen. Bei zeitnaher Bestimmung der produktqualitätsrelevanten Parameter, wie hier vorgesehen, kann vorteilhaft parallel zur Prozessführung die Einhaltung der Produktspezifikationen geprüft, und bei Nichteinhalten der Prozess unter Umständen frühzeitig abgebrochen werden, sodass keine weiteren Ressourcen (v.a. Zeit und Kosten der Kulturmedien) ohne Produktertrag verbraucht werden.While in the current state of the art, in which the CQAs with respect to the sampling time, especially in most cases only after the completion of the process, determined, it is advantageous to a selected or a few selected product quality parameters with a fully automated, process-based analysis system to determine a very small time offset for direct bioprocess monitoring. This does not necessarily mean that final controls of the product obtained during manufacture are not required in the laboratory to prove the specifications (final controls). In the case of timely determination of the product quality-relevant parameters, as provided here, it is advantageously possible to check compliance with the product specifications in parallel to the process management and, if the process is not complied with, to be stopped prematurely so that no further resources (in particular time and costs of the culture media) are consumed without product yield.

In nachfolgender Tabelle II sind exemplarisch einige wichtige in der Praxis zu bestimmende Produktqualitäts- (CQA) und Regelparameter (CPP) und mögliche biosensor-basierte Messverfahren mit optischer und amperometrischer Detektion aufgeführt, die mit einem Durchflussmesssystem bestimmbar sind. Tabelle II:

Figure DE102014106916A1_0002
In the following Table II, some important product quality (CQA) and control parameters (CPP) to be determined in practice and possible biosensor-based measuring methods with optical and amperometric detection are listed by way of example, which can be determined with a flow measurement system. Table II:
Figure DE102014106916A1_0002

Zur Bestimmung der Produktqualitäts- und Regelparameter mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können verschiedene Messverfahren und Detektionsprinzipien genutzt und miteinander kombiniert werden. Je nach geforderten Parametern können für den automatisierten Ablauf in der erfindungsgemäßen Vorrichtung etablierte Laborverfahren übertragen und/oder kommerziell erhältliche Reagenzien-Kits genutzt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei für die einfache, robuste, prozesstaugliche Automatisierung ein Messablauf innerhalb eines Durchflusssystems. Innerhalb eines solchen können sowohl heterogene als auch homogene biologische Assays durchgeführt und die Messgröße geeignet, zumeist optisch, detektiert werden. Bevorzugt ist hierbei ein festphasengebundener Affinitäts-Immunosensor mit den in DE 201010064391 A1 , DE 102010064392 A1 , WO 2012055606 A1 und WO 2012055607 A1 beschriebenen Eigenschaften.To determine the product quality and control parameters with the device according to the invention, different measurement methods and detection principles can be used and combined with each other. Depending on the required parameters, established laboratory methods can be transferred for the automated sequence in the device according to the invention and / or commercially available reagent kits can be used. For the simple, robust, process-capable automation, a measurement procedure within a flow-through system is particularly advantageous. Within such a heterogeneous as well as homogeneous biological assays can be carried out and the measured variable suitable, mostly optically detected. Preferred here is a solid phase-bound affinity immunosensor with the in DE 201010064391 A1 . DE 102010064392 A1 . WO 2012055606 A1 and WO 2012055607 A1 described properties.

Beispielsweise können an immobilisierte Rezeptoren gebundene Analyt- oder sonstige Zielmoleküle des Assays mit einer Enzymmarkierung versehen sein, so dass bei einer Messung in einem Durchflusssystem ein Substrat, das mit dem Enzym zu einem Produkt mit veränderten optischen Eigenschaften (z.B. hinsichtlich Absorption oder Fluoreszenz) umgesetzt wird, zu den an die Rezeptoren gebundenen, enzymmarkierten Analyt- oder Zielmolekülen hin transportiert und das gebildete Produkt weg transportiert wird. Aktuelle Werte des zu bestimmenden Produktqualitäts- oder Regelparameters können durch Auswertung des Verlaufs des Primärsignals der optischen Messung, z.B. einer Absorptionsmessung, beim Durchleiten der Substratlösung herangezogen werden. Vorteilhaft wird die optische Messung räumlich getrennt, insbesondere stromabwärts bezogen auf den die immobilisierten Rezeptoren umfassenden Detektionsbereich, durchgeführt.For example, analyte or other target molecules of the assay bound to immobilized receptors may be provided with an enzyme label so that when measured in a flow-through system, a substrate reacted with the enzyme to produce a product with altered optical properties (eg, absorption or fluorescence) is transported to the receptor-bound, enzyme-labeled analyte or target molecules and the product formed is transported away. Actual values of the product quality or control parameter to be determined may be obtained by evaluating the history of the primary signal of the optical measurement, e.g. an absorption measurement, be used in passing the substrate solution. Advantageously, the optical measurement is spatially separated, in particular downstream with respect to the detection area comprising the immobilized receptors.

Als Regelparameter kommen insbesondere Metabolitgehalte oder der Anteil an viablen oder toten Zellen in Frage. Als produktqualitätsrelevante Parameter kommen Aktivitäten, Affinitätseigenschaften oder Proteinaggregation des spezifischen Produkts in Frage. In einfacher Auffassung kann auch der Gehalt des spezifischen Produktes als CQA angesehen werden. Bei einer Aktivitätsbestimmung als CQA wird der Anteil der Wirksubstanz (=biologisch wirksamen Substanz) ermittelt. Besonders vorteilhaft ist die Bestimmung des Anteils der wirksamen Substanz innerhalb des Gesamtgehaltes der Substanz. Dies ist z.B. bei dem Parameter Gerinnungsfaktor 8 anhand einer mittels eines homogenen Verfahrens (insbesondere in Lösung) bestimmten Aktivität zusammen mit einem mittels eines festphasengebundenen Affinitäts-Immunoassays bestimmten Gerinnungsfaktor 8-Gehalt möglich.In particular, metabolite contents or the proportion of viable or dead cells are suitable as control parameters. Product quality relevant parameters are activities, affinity properties or protein aggregation of the specific product. In a simple view, the content of the specific product may also be considered as CQA. In an activity determination as CQA, the proportion of the active substance (= biologically active substance) is determined. Particularly advantageous is the determination of the proportion of the active substance within the total content of the substance. This is e.g. coagulation factor 8 is possible on the basis of an activity determined by a homogeneous method (in particular in solution) together with a coagulation factor 8 content determined by means of a solid-phase affinity immunoassay.

Der weiter oben erwähnte erste Prozessparameter kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einem Metabolit-Gehalt der Probe, insbesondere einem Anabolit- oder Katabolit-Gehalt, und einem Gehalt an viablen und/oder toten Zellen. The first process parameter mentioned above may be selected from the group consisting of: a metabolite content of the sample, in particular an anabolite or catabolite content, and a content of viable and / or dead cells.

Der Metabolit-Gehalt kann ein Nährstoffgehalt oder ein Stoffwechselprodukt-Gehalt sein. Insbesondere kann der Metabolit-Gehalt ein Glukosegehalt, ein Laktatgehalt, ein Ammonium-Gehalt, ein Glutamingehalt, ein Lactose-Gehalt, ein Galactose-Gehalt, ein Saccharose-Gehalt, ein Maltose-Gehalt, ein Alanin-Gehalt, ein Asparaginsäure-Gehalt, ein I-Aminosäuren-Gehalt, ein Acetylcholin-Gehalt, ein Pyruvat-Gehalt, ein Acetat-Gehalt, ein Citrat-Gehalt sein.The metabolite content may be a nutrient content or a metabolic product content. In particular, the metabolite content may include a glucose content, a lactate content, an ammonium content, a glutamine content, a lactose content, a galactose content, a sucrose content, a maltose content, an alanine content, an aspartic acid content, an I-amino acid content, an acetylcholine content, a pyruvate content, an acetate content, a citrate content.

Der zweite Prozessparameter kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: dem Gehalt des Produktes des Prozesses in der Flüssigkeitsprobe, einer Enzymaktivität, einem Gerinnungsfaktor 8-Gehalt und -Aktivität, einem Gehalt an spezifischen Immunglobulin (Ig)-Typen, insbesondere einem IgG-, IgA-, IgM-Gehalt, einem Gehalt an Host-Cell-Protein, dem Glycosylierungsmuster/-struktur des Produktes, der Affinität des Analyten zu einer Zielstruktur und Proteinaggregation.The second process parameter may be selected from the group consisting of: the content of the product of the process in the liquid sample, an enzyme activity, a coagulation factor 8 content and activity, a content of specific immunoglobulin (Ig) types, in particular an IgG, IgA, IgM content, host cell protein content, the glycosylation pattern / structure of the product, the affinity of the analyte for a target, and protein aggregation.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erste und/oder die zweite Messzelle dazu ausgestaltet, das entsprechende Messsignal Biosensor-basiert, d.h. durch Nutzung der spezifischen affinen Erkennung des Analyten durch biologische bzw. biomolekulare Erkennungsstrukturen zu erfassen. Vorteilhaft ist die erste oder die zweite Messzelle zur Ausführung eines festphasengebundenen, immunologischen Assays zur Erzeugung ihres Messsignals ausgestaltet. Die jeweils andere Messzelle kann in dieser Ausgestaltung ihr Messsignal ohne die Durchführung eines festphasengebundenen immunologischen Assays, insbesondere unter Verwendung eines optischen oder eines amperometrischen Sensors und/oder eines photometrischen Küvettentests, erzeugen. Wie bereits erwähnt, können beide Messszellen im Durchflussbetrieb betreibbar sein.In an advantageous embodiment of the invention, the first and / or the second measuring cell is configured to the corresponding measuring signal biosensor-based, i. by detecting the specific affinity recognition of the analyte by biological or biomolecular recognition structures. Advantageously, the first or the second measuring cell is designed to carry out a solid-phase, immunological assay for generating its measuring signal. In this embodiment, the respective other measuring cell can generate its measuring signal without carrying out a solid phase-bound immunological assay, in particular using an optical or an amperometric sensor and / or a photometric cuvette test. As already mentioned, both measuring cells can be operated in flow mode.

Vorteilhaft weist die erste Messzelle zur Bestimmung von CPPs mindestens einen Enzym-Sensor auf.Advantageously, the first measuring cell for determining CPPs has at least one enzyme sensor.

Die Vorrichtung kann einen Prozessanschluss aufweisen, über den sie an einen Bioreaktor anschließbar ist. Der Prozessanschluss kann insbesondere eine Vorrichtung zur automatischen Probenentnahme aus einem Prozessbehälter in dem die Prozessflüssigkeit enthalten ist und/oder eine Vorrichtung zur Probenbehandlung umfassen. Die Vorrichtung zur Probenentnahme kann sowohl an Labor-Bioreaktoren als auch an Prozess-Bioreaktoren anschließbar sein. Sie kann beispielsweise eine Probenschleuse zur Verbindung einer Flüssigkeits-Förderleitung mit dem Bioreaktor und eine Vorrichtung zum Transport von Prozessmedium durch die Flüssigkeits-Förderleitung aus dem Bioreaktor in Richtung der Messzellen aufweisen.The device may have a process connection via which it can be connected to a bioreactor. The process connection can in particular comprise an apparatus for automatic sampling from a process container in which the process liquid is contained and / or a device for sample treatment. The sampling device may be connectable to both laboratory bioreactors and process bioreactors. It can, for example, have a sample lock for connecting a liquid feed line to the bioreactor and a device for transporting process medium through the liquid feed line from the bioreactor in the direction of the measuring cells.

Die Vorrichtung kann vorteilhaft dazu ausgestaltet sein, zur Bestimmung des ersten oder zweiten Parameters ein Standardadditionsverfahren auszuführen. Hierzu kann ein entsprechender Steuerungsalgorithmus in der Steuerungs- und Auswertungseinrichtung hinterlegt sein. Die Vorrichtung umfasst in dieser Ausgestaltung zusätzlich mindestens einen als Flüssigkeitsreservoir dienenden Behälter mit Standardflüssigkeit, die der in der Aufnahme der Messzelle zuzuführenden oder bereits in der Aufnahme der Messzelle enthaltenen Flüssigkeitsprobe zuleitbar ist, um die Flüssigkeitsprobe mit einem bzw. mehreren vorgegebenen Volumina der Standardflüssigkeit zu versetzen. Die Zugabe von Standardflüssigkeit zur Flüssigkeitsprobe kann mittels einer oder mehrerer durch die Steuerungs- und Auswertungseinrichtung gesteuerter Pumpen und/oder Ventile gesteuert werden.The device can advantageously be designed to carry out a standard addition method for determining the first or second parameter. For this purpose, a corresponding control algorithm can be stored in the control and evaluation device. In this embodiment, the device additionally comprises at least one container serving as a liquid reservoir with standard liquid, which can be supplied to the liquid sample to be supplied in the receptacle of the measuring cell or already contained in the receptacle of the measuring cell in order to displace the liquid sample with one or more predetermined volumes of the standard liquid , The addition of standard liquid to the liquid sample can be controlled by means of one or more pumps and / or valves controlled by the control and evaluation device.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur automatisierten Bestimmung von mindestens zwei Substanzen in Proben einer Prozessflüssigkeit mittels einer Vorrichtung entsprechend der voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen, wobei die Bestimmung des ersten und des zweiten Parameters unabhängig voneinander erfolgen.The invention also relates to a method for the automated determination of at least two substances in samples of a process fluid by means of a device according to the embodiments described above, wherein the determination of the first and the second parameters are independent of each other.

Als erster Parameter kann in diesem Verfahren ein Regelparameter CPP, insbesondere ein Metabolit-Gehalt, mittels eines, insbesondere Enzym-Sensors und als zweiter Parameter ein produktqualitätsrelevanter Parameter, z.B. ein Produkt-Gehalt oder eine Produktaktivität, mittels eines festphasengebundenen, Affinitäts-Assays bestimmt werden.The first parameter in this method may be a control parameter CPP, in particular a metabolite content, by means of a, in particular enzyme sensor, and as a second parameter a product quality-relevant parameter, e.g. a product level or product activity can be determined by means of a solid-phase, affinity assay.

Der erste und der zweite Parameter können durch wiederholt durchführbare Schrittabfolgen, welche das Durchleiten von einer oder mehreren Flüssigkeiten durch die Messzellen umfassen, mehrmalig (ohne Einsatz manueller Schritte) während eines Bioprozessverlaufes bestimmt werden. Insbesondere kann das Messsignal der ersten und/oder zweiten Messzelle im Durchflussverfahren erzeugt werden.The first and the second parameters can be determined several times (without the use of manual steps) during a bioprocessing process by repeatedly executable step sequences which involve the passage of one or more liquids through the measuring cells. In particular, the measurement signal of the first and / or second measuring cell can be generated in the flow-through method.

So ist es insbesondere im Falle, dass die zweite Messzelle Enzymsensoren aufweist, die gegebenenfalls mit Assay-Reagenzien vorbehandelten Proben durch eine der Messzellen zu leiten und den Prozessparameter im Durchfluss der Proben durch die Messzelle zu bestimmen. Wird in einer der Messzellen ein festphasengebundener Affinitätsassay durchgeführt, bei dem an immobilisierte Rezeptoren gebundene Analyt- oder sonstige Zielmoleküle mit einer Enzymmarkierung versehen sind, kann bei einem Durchflussverfahren ein Substrat, das mit der Enzymmarkierung zu einem Produkt mit veränderten optischen Eigenschaften umgesetzt wird, zu den Analyt- oder Zielmolekülen hin transportiert werden und das gebildete Produkt wegtransportiert werden. Die Erfassung des Prozessparameter anhand der optischen Eigenschaft des aus dem Substrat gebildeten Produkt kann direkt im die immobilisierten Rezeptoren umfassenden Detektionsbereich oder stromabwärts bezogen auf den Detektionsbereich erfolgen. Thus, it is particularly in the case that the second measuring cell has enzyme sensors to pass the optionally pretreated with assay reagents samples through one of the measuring cells and to determine the process parameters in the flow of the sample through the measuring cell. If a solid phase-bound affinity assay is carried out in one of the measuring cells, in which analyte or other target molecules bound to immobilized receptors are provided with an enzyme label, in a flow-through method a substrate which is reacted with the enzyme label to produce a product with altered optical properties can be added to the Analyte or target molecules are transported out and the product formed weggetrportiert. The detection of the process parameter based on the optical property of the product formed from the substrate can be carried out directly in the detection area comprising the immobilized receptors or downstream of the detection area.

Zur Bestimmung des ersten und/oder zweiten Parameters, insbesondere zur Bestimmung eines Metabolit-Gehalts, kann das Verfahren der Standardaddition angewendet werden.For determining the first and / or second parameter, in particular for determining a metabolite content, the method of standard addition can be used.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Bestimmung von CQAs, insbesondere Produktqualität und/oder Produktquantität, eines biotechnologischen Prozesses sowie eine, ggfs. gleichzeitige, Bestimmung von CPPs, z.B. des Gehalts, insbesondere der Konzentration, eines oder mehrerer in dem Prozess auftretender Metabolite, wobei zusätzlich Störeffekte automatisch kompensiert werden können. Das Verfahren und die Vorrichtung können sowohl Labor als auch im Prozess angewendet werden.The device according to the invention or the method according to the invention makes it possible to determine CQAs, in particular product quality and / or product quantity, of a biotechnological process and, if appropriate, simultaneous determination of CPPs, e.g. the content, in particular the concentration, of one or more metabolites occurring in the process, wherein in addition parasitic effects can be automatically compensated. The method and the device can be used both in the laboratory and in the process.

Die Vorrichtung und das Verfahren erlauben insbesondere die Bestimmung eines Gehalts, insbesondere einer Konzentration, eines Metaboliten und/oder eines Produktes eines Bioprozesses in einer aus dem Bioprozess entnommenen Prozessflüssigkeitsprobe. Die Bestimmung des Gehalts des Metaboliten bzw. die Bestimmung des Gehalts des Produktes in der Flüssigkeitsprobe wird im Folgenden auch kurz als Bestimmung des Metaboliten bzw. Bestimmung des Produkts bezeichnet.The device and the method allow, in particular, the determination of a content, in particular a concentration, of a metabolite and / or of a product of a bioprocess in a process fluid sample taken from the bioprocess. The determination of the content of the metabolite or the determination of the content of the product in the liquid sample is also referred to below as the determination of the metabolite or determination of the product.

Die hier beschriebene Erfindung hat eine Reihe von Vorteilen: Die Erfindung erlaubt einen automatischen Messablauf innerhalb einer Plattform, insbesondere die Integration und Kombination der Metabolitanalytik in einem, beispielsweise als Schrankgerät ausgestalteten, Immunoanalyzer zur modular anpassbaren Zielprotein/Produktbestimmung. Eine geeignete Plattform ist beispielsweise in DE 201010064391 A1 , DE 102010064392 A1 , WO 2012055606 A1 und WO 2012055607 A1 beschrieben, auf deren Offenbarung vollumfänglich Bezug genommen wird.The invention described here has a number of advantages: The invention permits an automatic measurement procedure within a platform, in particular the integration and combination of metabolite analysis in an immunoanalyzer designed as a cabinet device for modularly adaptable target protein / product determination. A suitable platform is for example in DE 201010064391 A1 . DE 102010064392 A1 . WO 2012055606 A1 and WO 2012055607 A1 described in the disclosure of which reference is made in its entirety.

Mit der Erfindung wird eine quasi-simultane und quasi-Echtzeit-Bestimmung der wichtigsten, die Qualitätseigenschaften beeinflussenden, kritischen Prozessparameter (CPPs) sowie gleichzeitig der produktqualitätsrelevanten Parameter (CQAs) möglich.With the invention, a quasi-simultaneous and quasi-real-time determination of the most important, the quality characteristics affecting critical process parameters (CPPs) and at the same time the product quality relevant parameters (CQAs) possible.

Die Vorteile bekannter Laborverfahren sind in einem automatisierten, für die Prozessanalyse geeigneten, Analysegerät vereint.The advantages of well-known laboratory methods are combined in an automated analyzer suitable for process analysis.

Eine direkte Prozesssteuerung und –optimierung mittels der Steuerungs- und Auswertungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist möglich. Alternativ kann die Steuerungs- und Auswertungseinrichtung mit einer Steuerungseinrichtung des Prozesses kommunizieren.A direct process control and optimization by means of the control and evaluation device of the device according to the invention is possible. Alternatively, the control and evaluation device can communicate with a control device of the process.

Durch die Automatisierung können Messungenauigkeiten bei der Metabolitbestimmung durch Einfluss von Störeffekten, vor allem durch Matrixeffekte der zu analysierenden Probe (pH, Viskosität, Ionenstärke, Huminstoffe, gefärbte und trübe Lösungen...), effektiv eliminiert werden: Die Vorrichtung ist vorteilhafterweise dazu ausgestaltet, das Standardadditionsverfahren zur Ermittlung von den Gehalt eines Metaboliten oder eines Produktes wiederspiegelnden Parameters anzuwenden. Dies führt zu einer höheren Messgenauigkeit im Vergleich zu den eingangs in Tabelle I genannten Analysegeräten mit automatisierter Metabolitbestimmung. Bei Anwendung des Standardadditionsverfahrens erfolgt die Metabolitbestimmung jeder Probe mit ihrer eigenen Kalibrierfunktion (siehe weiter unten 2).The automation can be used to effectively eliminate inaccuracies in metabolite determination by the influence of disruptive effects, in particular by matrix effects of the sample to be analyzed (pH, viscosity, ionic strength, humic substances, colored and turbid solutions, etc.). The device is advantageously designed to: to apply the standard addition method to determine the content of a metabolite or a product. This leads to a higher measurement accuracy in comparison to the analyzers with automated metabolite determination mentioned at the beginning in Table I. When using the standard addition method, the metabolite determination of each sample is performed with its own calibration function (see below 2 ).

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a schematic representation of a device according to the invention;

2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Standardadditionsverfahrens. 2 a schematic representation for explaining the standard addition method.

In 1 ist eine Vorrichtung zur Analyse einer Probenflüssigkeit dargestellt. Der gesamte Ablauf eines Analyse-Messzyklus erfolgt automatisiert durch die zentrale Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3. Aus einem Prozessbehälter 1 wird Probenflüssigkeit eines Prozesses, der der Erzeugung eines Produktes dient, durch einen geeigneten Prozessanschluss 2 entnommen und über Flüssigkeitsleitungen zu den messbereiten Messzellen 10 bzw. 11 transportiert. Der Prozessanschluss 2 umfasst eine Vorrichtung zur automatischen Probenentnahme aus dem Prozessbehälter 1, die z.B. eine Probenschleuse und eine mit der Probenschleuse verbundene Flüssigkeitsleitung umfasst. Mittels einer (in der 1 nicht dargestellten) Förder- und Transporteinrichtung, die beispielsweise eine Pumpe, umfasst), kann über die Flüssigkeitsleitung eine vorgegebene Probenmenge den Messzellen 10 und 11 zugeführt werden. Die zentrale Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3 ist dazu ausgestaltet, die Probenentnahme über den Prozessanschluss 2 zu steuern, beispielsweise indem sie die Probenschleuse und/oder die Förder- und Transporteinrichtung, steuert. In 1 a device for analyzing a sample liquid is shown. The entire sequence of an analysis measuring cycle is automated by the central control and evaluation device 3 , From a process container 1 For example, sample fluid from a process used to produce a product is passed through a suitable process port 2 removed and via liquid lines to the measuring cells ready for measurement 10 respectively. 11 transported. The process connection 2 includes a device for automatic sampling from the process container 1 which includes, for example, a sample lock and a liquid line connected to the sample lock. By means of a (in the 1 not shown) conveyor and transport device, which includes, for example, a pump) can, via the liquid line a predetermined amount of sample the measuring cells 10 and 11 be supplied. The central control and evaluation device 3 is designed to take the sample via the process connection 2 to control, for example, by controlling the sample lock and / or the conveying and transporting device.

Die Messbereitschaft wurde zuvor durch geeignete, komplett automatisiert ablaufende Verfahrensschritte, welche auch das sukzessive Durchleiten der Assayreagenzien aus den Vorratsbehältern 7 bis 9 beinhalten, sichergestellt. Auch diese Verfahrensschritte werden im hier gezeigten Beispiel von der zentralen Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3 gesteuert. Zum Transport der Assay-Reagenzien und gegebenenfalls sonstiger Flüssigkeiten, wie Reinigungs- und Standardlösungen in die Messzellen 10, 11 umfasst die Vorrichtung eine oder mehrere Flüssigkeits-Transporteinrichtungen, wie Pumpen oder pneumatische Druckgeber, die von der Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3 steuerbar sind. Das durch die Messzellen bei der Messung der Probe jeweils erzeugte optische oder elektrische, in Korrelation zur Analytkonzentration der Probe stehende, Messsignal wird von der zentralen Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3 erfasst.The measuring readiness was previously determined by suitable, completely automated process steps, which include the successive passage of the assay reagents from the storage containers 7 to 9 include, guaranteed. These method steps are in the example shown here by the central control and evaluation device 3 controlled. For transporting the assay reagents and any other liquids, such as cleaning solutions and standard solutions into the measuring cells 10 . 11 The device comprises one or more liquid transport devices, such as pumps or pneumatic pressure sensors, which are provided by the control and evaluation device 3 are controllable. The optical or electrical, in each case generated by the measuring cells in the measurement of the sample optical or electrical, in correlation to the analyte concentration of the sample, the measuring signal is from the central control and evaluation device 3 detected.

Die erste Messzelle 10 dient der Metabolitbestimmung, mithin eines CPPs. Sie kann beispielsweise den automatisierten Ablauf eines enzymatischen Assays in Lösung mit photometrischer Detektion umfassen (z.B. Nutzung eines kommerziellen Glucose Assay-Kits, z.B. von Sigma Aldrich, basierend auf Glucoseoxidase-Enzymsystem oder Hexokinase-/Glucose-6-Phosphatdehydrogenase-Enzymsystem). In diesem Fall handelt es sich bei dem Metaboliten also um Glucose. Zur photometrischen Detektion kann die erste Messzelle 10 einen optischen Messaufnehmer umfassen, der das optische, fotometrische Signal in ein elektrisches Signal wandelt, welches als Messsignal der Messzelle 10 an die Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3 ausgegeben wird. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Messzelle 10 amperometrische Enzymsensoren (Beispiele siehe Tabelle I) umfassen, die dazu ausgestaltet sind, ein elektrisches Messsignal zu erzeugen und an die Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3 auszugeben.The first measuring cell 10 is used to metabolite determination, thus a CPPs. It may, for example, comprise the automated operation of an enzymatic assay in solution with photometric detection (eg use of a commercial glucose assay kit, eg from Sigma Aldrich, based on glucose oxidase enzyme system or hexokinase / glucose-6-phosphate dehydrogenase enzyme system). In this case, the metabolite is thus glucose. For photometric detection, the first measuring cell 10 comprise an optical sensor, which converts the optical, photometric signal into an electrical signal, which serves as a measuring signal of the measuring cell 10 to the control and evaluation device 3 is issued. Alternatively or additionally, the second measuring cell 10 amperometric enzyme sensors (examples see Table I), which are designed to generate an electrical measurement signal and to the control and evaluation device 3 issue.

Die zweite Messzelle 11 dient der Bestimmung eines Produktgehalts der Flüssigkeitsprobe, mithin eines CQA. Sie basiert bevorzugt auf einem festphasengebundenen Affinitäts-Immunosensor, z.B. mit den in DE 201010064391 A1 , DE 102010064392 A1 , WO 2012055606 A1 und WO 2012055607 A1 beschriebenen Eigenschaften. Insbesondere ist die zweite Messzelle 11 dazu ausgestaltet, durch Durchleiten eines oder mehrerer der Assay-Reagenzien aus einem der Vorratsbehälter 7 bis 9 eine Sensormatrix aufzubauen, die eine Vielzahl von Rezeptoren aufweist, an die ein in dem in der Messzelle 11 durchzuführenden Assay zu bestimmender Analyt bzw. ein zu bestimmendes sonstiges Zielmolekül, selektiv und spezifisch gebunden wird. Die Messzelle 11 ist vorteilhafterweise außerdem dazu ausgestaltet, nach Beendigung des Assays automatisiert chemisch und/oder elektrochemisch regeneriert zu werden, so dass die Sensormatrix automatisiert wiederholt regeneriert werden kann, um für neue Messungen an neu aus dem Behälter 1 entnommenen Proben zur Verfügung zu stehen.The second measuring cell 11 serves to determine a product content of the liquid sample, thus a CQA. It is preferably based on a solid-phase affinity immunosensor, for example with the in DE 201010064391 A1 . DE 102010064392 A1 . WO 2012055606 A1 and WO 2012055607 A1 described properties. In particular, the second measuring cell 11 to do so by passing one or more of the assay reagents from one of the reservoirs 7 to 9 to build a sensor matrix having a plurality of receptors to which a in the in the measuring cell 11 to be determined to be determined analyte or another target molecule to be determined, is bound selectively and specifically. The measuring cell 11 is advantageously also designed to be automatically chemically and / or electrochemically regenerated after completion of the assay, so that the sensor matrix can be automatically regenerated repeatedly in order for new measurements on newly from the container 1 be taken samples available.

Die Detektion der mit dem Assay zu bestimmenden Messgröße (z.B. des Analytgehalts der Probe) wird beispielsweise optisch detektiert. Hierzu kann die zweite Messzelle 11 einen optischen Messaufnehmer umfassen, der eine mit der Messgröße korrelierte Fluoreszenz oder eine mit der Messgröße korrelierte Absorption erfasst und in ein elektrisches Signal wandelt, welches als Messsignal der zweiten Messzelle 11 an die Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3 ausgegeben wird.The detection of the measured variable to be determined by the assay (for example, the analyte content of the sample) is detected optically, for example. For this purpose, the second measuring cell 11 comprise an optical sensor which detects a fluorescence correlated with the measured variable or an absorption correlated with the measured variable and converts it into an electrical signal which serves as the measuring signal of the second measuring cell 11 to the control and evaluation device 3 is issued.

Die Messzellen können eine vor-Ort-Messelektronik umfassen, die zu einer ersten Verarbeitung, insbesondere zur Verstärkung und/oder Digitalisierung, der Messsignale dient. Eine weitergehende Verarbeitung der Messsignale, insbesondere eine Auswertung zur Bestimmung der Messgröße oder daraus abgeleiteter Größen wird bevorzugt von der Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3 ausgeführt.The measuring cells may include on-site measuring electronics, which is used for a first processing, in particular for amplifying and / or digitizing the measuring signals. A further processing of the measuring signals, in particular an evaluation for determining the measured variable or variables derived therefrom, is preferred by the control and evaluation device 3 executed.

Vorteilhaft sind die erste Messzelle 10 und die zweite Messzelle 11 im Durchfluss betreibbar. Die Messzellen 10 und 11 können beispielsweise sowohl der Durchführung heterogener als auch homogener biologischer Assays, insbesondere mit optischer Detektion der Messgröße, dienen.Advantageously, the first measuring cell 10 and the second measuring cell 11 operated in the flow. The measuring cells 10 and 11 For example, both the implementation of heterogeneous and homogeneous biological assays, in particular with optical detection of the measured variable serve.

Die Bestimmungen mit den Messzellen 10 und 11 können quasi-simultan erfolgen. Zusätzliche Messungen zur Bestimmung der Metaboliten können zudem in kürzeren Messintervallen als die Produktbestimmung erfolgen. Zur Kompensation der Messungenauigkeiten bei der Metabolitbestimmung mittels der ersten Messzelle 10, die sich durch die Matrixeinflüsse der zu analysierenden Probe ergeben, wird im hier gezeigten Beispiel das Verfahren der Standardaddition angewendet. Dazu beinhalten die Bevorratungsbehälter 5 und 6 Standardlösungen mit je zwei bekannten Konzentrationen des Analyten. Im hier gezeigten Beispiel dient die Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3 der automatischen Dosierung und dem Transport von vorgegebenen Volumina der Standardlösungen zu der zu analysierenden Probe. The provisions with the measuring cells 10 and 11 can be done quasi-simultaneously. Additional measurements to determine the metabolites can also be made at shorter intervals than the product determination. To compensate for the measurement inaccuracies in the metabolite determination by means of the first measuring cell 10 , which result from the matrix influences of the sample to be analyzed, the method of standard addition is used in the example shown here. These include the storage containers 5 and 6 Standard solutions with two known concentrations of the analyte. In the example shown here, the control and evaluation device is used 3 automatic dosing and transport of given volumes of standard solutions to the sample to be analyzed.

Diese werden der Probe zugesetzt und zusätzlich zur Probe ohne Standardaddition mittels der ersten Messzelle 10 automatisiert analysiert. Alle Messungen erfolgen mit ein und derselben Probenmatrix. Die Metabolitbestimmung jeder Probe erfolgt mit ihrer eigenen Kalibrierfunktion. Veränderungen der Steilheit und des Nullpunktes der Kalibriergeraden im Vergleich zur externen Kalibrierung mit Standardlösungen mit abweichenden Eigenschaften gegenüber der Probe wirken sich nicht auf die Bestimmung aus. Es kann eine Messung mit höherer Genauigkeit erfolgen. Alle Flüssigkeiten gelangen nach Durchleitung in das Abfallgefäß 12.These are added to the sample and in addition to the sample without standard addition using the first measuring cell 10 analyzed automatically. All measurements are made with one and the same sample matrix. The metabolite determination of each sample is carried out with its own calibration function. Changes in the slope and the zero point of the calibration line compared to the external calibration with standard solutions with different properties relative to the sample do not affect the determination. It can be a measurement with higher accuracy. All liquids get into the waste container after passing through 12 ,

Anhand der 2 soll kurz das Standardadditionsverfahren erläutert werden. Neben dem Messsignal der unbekannten Probe ohne Standardaddition CS muss die Analyse von mindestens einer weiteren Probe mit zugesetztem Standard erfolgen (mind. S1, bis Sn). Die so erhaltenen Messsignale ergeben bei Auftragung über der zugesetzten Standardkonzentration die jeweilige Kalibriergerade. Nach Extrapolation der Funktion ergibt sich die Konzentration der unbekannten cProbe aus dem Betrag der Nullstelle der Funktion. Voraussetzung für die Anwendung des Verfahrens ist, dass der Zusammenhang im Arbeitsbereich linear ist.Based on 2 Let's briefly explain the standard addition procedure. In addition to the measurement signal of the unknown sample without standard addition C S , at least one further sample with added standard must be analyzed (at least S 1 , to S n ). The measured signals thus obtained give the respective calibration line when plotted over the added standard concentration. After extrapolation of the function, the concentration of the unknown c sample results from the amount of the zero of the function. Prerequisite for the application of the method is that the relationship in the work area is linear.

Die Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3 umfasst eine Datenverarbeitungseinrichtung und eine von dieser ausführbare Software, die der Durchführung der voranstehenden Verfahren der Standardaddition und der Analyse von Flüssigkeitsproben, insbesondere der Steuerung der Vorrichtung und der Ermittlung von Werten der überwachten Parameter anhand der von den Messzellen 10, 11 gelieferten Messsignale, dient. Weiter kann die Steuerungs- und Auswertungseinrichtung 3 Anzeigemittel zur Anzeige von Messwerten und Parametern der Vorrichtung sowie Eingabemittel zur Eingabe von Befehlen oder Parametern durch einen Nutzer umfassen.The control and evaluation device 3 comprises a data processing device and software executable by the latter, carrying out the above methods of standard addition and analysis of liquid samples, in particular the control of the device and the determination of values of the monitored parameters from those of the measuring cells 10 . 11 supplied measuring signals, serves. Next, the control and evaluation device 3 Display means for displaying measured values and parameters of the device and input means for inputting commands or parameters by a user.

Sie kann dazu ausgestaltet sein, einen überwachten Bioprozess zu steuern. Alternativ kann sie auch dazu ausgestaltet sein, die ermittelten Werte der Prozessparameter an eine Steuerung des überwachten Prozesses auszugeben. In beiden Fällen werden die beiden mittels der Messzellen 10, 11 bestimmten Parameterwerte zu unterschiedlichen Funktionen herangezogen, nämlich zu Regelung (Metabolit) und zur zeitnahen Überwachung der Produktqualität.It may be configured to control a monitored bioprocess. Alternatively, it can also be configured to output the determined values of the process parameters to a controller of the monitored process. In both cases, the two are using the measuring cells 10 . 11 certain parameter values are used for different functions, namely for regulation (metabolite) and for timely monitoring of product quality.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Prozessgefäß mit Probenflüssigkeit Process vessel with sample liquid
22
Prozessanschluss/Probenahmesystem Process connection / sampling system
33
zentrale Steuerungs- und Auswerteeinrichtung central control and evaluation device
44
Umhausung enclosure
55
Bevorratung Standardlösung 1 Stock Standard Solution 1
66
Bevorratung Standardlösung 2 Stock Standard Solution 2
77
Bevorratung 1. Assayreagenz Storage 1. Assay reagent
88th
Bevorratung 2. Assayreagenz Stock 2. Assay reagent
99
Bevorratung n. Assayreagenz Stock n. Assay reagent
1010
erste Messzelle first measuring cell
1111
zweite Messzelle second measuring cell
1212
Abfallgefäß waste container

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • Lactat, Ammonium, Glutamat, also allgemein die Metabolite, verlässlich zu bestimmen (Rodrigues et al. S. 343 links 4. Absatz) [0003] Lactate, ammonium, glutamate, in general the metabolites, can be reliably determined (Rodrigues et al., Page 343, left, 4th paragraph) [0003]
  • Rodrigues et al. S. 343 rechts 4. Absatz [0003] Rodrigues et al. P. 343 right 4th paragraph [0003]

Claims (15)

Vorrichtung zur automatisierten Bestimmung von mindestens zwei unterschiedlichen Prozessparametern einer Prozessflüssigkeit eines Prozesses, insbesondere eines Bioprozesses, umfassend: – eine erste Messzelle, welche dazu ausgestaltet ist, ein von einem ersten Prozessparameter einer ersten Probe der Prozessflüssigkeit abhängiges erstes Messsignal bereitzustellen; – eine zweite Messzelle, welche dazu ausgestaltet ist, ein von einem zweiten Prozessparameter einer zweiten Probe der Prozessflüssigkeit abhängiges zweites Messsignal bereitzustellen; und – eine Steuerungs- und Auswertungseinrichtung, welche der Überwachung und/oder Steuerung des Prozesses dient, und welche dazu ausgestaltet ist, das erste und das zweite Messsignal zu empfangen und zu verarbeiten, insbesondere anhand des ersten Messsignals einen Messwert des ersten Prozessparameters zu bestimmen und anhand des zweiten Messsignals einen Messwert des zweiten Prozessparameters zu bestimmen; wobei das erste Messsignal und das zweite Messsignal unterschiedlichen Funktionen im Rahmen der Überwachung und/oder Steuerung des Prozesses dienen.Device for the automated determination of at least two different process parameters of a process fluid of a process, in particular a bioprocess, comprising: A first measuring cell, which is designed to provide a first measuring signal dependent on a first process parameter of a first sample of the process liquid; A second measuring cell, which is designed to provide a second measuring signal dependent on a second process parameter of a second sample of the process fluid; and A control and evaluation device which serves to monitor and / or control the process, and which is configured to receive and process the first and the second measurement signal, in particular to determine a measured value of the first process parameter based on the first measurement signal and based on the second measurement signal to determine a measured value of the second process parameter; wherein the first measurement signal and the second measurement signal serve different functions in the context of monitoring and / or controlling the process. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Prozessparameter ein Regelparameter (critical process parameter, CPP) ist, und wobei der zweite Prozessparameter ein produktqualitätsrelevanter Parameter (critical quality attribute, CQA) des Prozesses ist.The apparatus of claim 1, wherein the first process parameter is a critical process parameter (CPP), and wherein the second process parameter is a product quality critical parameter (CQA) of the process. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, den ersten und/oder zweiten Prozessparameter im Durchfluss zu messen.Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the apparatus is adapted to measure the first and / or second process parameters in the flow. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Prozessparameter ein Metabolit-Gehalt der Probe, insbesondere ein Anabolit- oder Katabolit-Gehalt, oder ein Gehalt an viablen und/oder toten Zellen ist.Device according to one of claims 1 to 3, wherein the first process parameter is a metabolite content of the sample, in particular anabolite or catabolite content, or a content of viablen and / or dead cells. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zweite Prozessparameter ein Gehalt des Produktes des Prozesses in der Flüssigkeitsprobe oder eine Produktaktivität ist.Apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the second process parameter is a content of the product of the process in the liquid sample or a product activity. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, den ersten und/oder den zweiten Parameter, insbesondere einen Metabolit-Gehalt, mittels eines Standardadditions-Verfahrens zu bestimmen. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the device is adapted to determine the first and / or the second parameter, in particular a metabolite content, by means of a standard addition method. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste oder die zweite Messzelle zur Ausführung eines festphasengebundenen, immunologischen Assays zur Erzeugung ihres Messsignals ausgestaltet ist.Device according to one of claims 1 to 6, wherein the first or the second measuring cell for carrying out a solid-phase, immunological assay for generating their measurement signal is configured. Vorrichtung nach einem der Anspruch 7, wobei die jeweils andere Messzelle ihr Messsignal ohne die Durchführung eines festphasengebundenen immunologischen Assays, insbesondere unter Verwendung eines optischen oder eines amperometrischen Sensors und/oder eines photometrischen Küvettentests, erzeugt.Device according to one of claim 7, wherein the respective other measuring cell generates its measuring signal without the implementation of a solid phase-bound immunological assay, in particular using an optical or an amperometric sensor and / or a photometric cuvette test. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die erste Messzelle mindestens einen Enzym-Sensor aufweist.Device according to one of claims 7 or 8, wherein the first measuring cell has at least one enzyme sensor. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter umfassend einen Prozessanschluss, welcher insbesondere eine Vorrichtung zur automatischen Probenentnahme aus einem Prozessbehälter in dem die Prozessflüssigkeit enthalten ist und/oder eine Vorrichtung zur Probenbehandlung umfasst.Device according to one of claims 1 to 9, further comprising a process connection, which in particular a device for automatic sampling from a process vessel in which the process liquid is contained and / or comprises a device for sample treatment. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorrichtung zur Probenentnahme sowohl an Labor-Bioreaktoren als auch an Prozess-Bioreaktoren anschließbar ist.Apparatus according to claim 10, wherein the device for sampling is connectable to both laboratory bioreactors and process bioreactors. Verfahren zur automatisierten Bestimmung von mindestens zwei Prozessparametern einer Prozessflüssigkeit eines Prozesses, insbesondere eines Bioprozesses, mittels einer Vorrichtung entsprechend der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Bestimmung des ersten und des zweiten Prozessparameters unabhängig voneinander erfolgen.Method for the automated determination of at least two process parameters of a process fluid of a process, in particular of a bioprocess, by means of a device according to claims 1 to 11, wherein the determination of the first and the second process parameters are independent of each other. Verfahren nach Anspruch 12, wobei als erster Parameter ein Regelparameter, insbesondere ein Metabolit-Gehalt, mittels eines Enzym-Sensors und als zweiter Parameter ein produktqualitätsrelevanter Parameter, insbesondere ein Produkt -Gehalt, mittels eines Affinitäts-Assay bestimmt wird.The method of claim 12, wherein as a first parameter, a control parameter, in particular a metabolite content, by means of an enzyme sensor and as a second parameter, a product quality-relevant parameter, in particular a product content is determined by means of an affinity assay. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei der erste und der zweite Parameter durch wiederholt durchführbare Schrittabfolgen, welche das Durchleiten von einer oder mehreren Flüssigkeiten, insbesondere von Proben der Prozessflüssigkeit, durch die Messzellen umfassen, mehrmalig, insbesondere automatisiert, während eines Prozessverlaufs bestimmt werden. Method according to one of claims 12 to 13, wherein the first and the second parameter by repeatedly executable step sequences, the passage of one or more liquids, in particular of samples of the process liquid, by which measuring cells comprise, are determined several times, in particular automatically, during a course of the process. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei zur Bestimmung des zweiten Parameters, insbesondere eines Metabolit-Gehalts, ein Standardadditions-Verfahren angewendet wird.Method according to one of claims 12 to 14, wherein for the determination of the second parameter, in particular a Metabolit content, a standard addition method is applied.
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